KR101330332B1 - Two-stage screw compression type refrigerating device - Google Patents
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Abstract
직렬로 접속된 제1단 스크류 압축부 및 제2단 스크류 압축부에 의해 냉매를 압축하는 2단 스크류 압축식 냉동 장치는, 제2단 스크류 압축부의 토출측의 베어링에 오일을 공급하는 오일 공급 유로와, 베어링으로부터 제1단 스크류 압축부의 압축 공간에 오일을 배출하는 오일 배출 유로를 구비한다. 이러한 간소한 구성에 의해, 1단째의 흡입 압력이 상승하고, 또한, 2단째의 토출 압력이 저하됐을 때라도, 토출측의 베어링에 오일을 공급할 수 있다.The two stage screw compression refrigeration apparatus for compressing the refrigerant by the first stage screw compression section and the second stage screw compression section connected in series includes an oil supply passage for supplying oil to the bearing on the discharge side of the second stage screw compression section. And an oil discharge flow path for discharging oil from the bearing to the compression space of the first stage screw compression portion. With this simple configuration, oil can be supplied to the bearing on the discharge side even when the suction pressure at the first stage is increased and the discharge pressure at the second stage is lowered.
Description
본 발명은, 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stage screw compression refrigeration apparatus.
유랭식 스크류 압축기를 사용하여 냉매를 2단 압축하는 냉동 장치가 공지이다. 유랭식 스크류 압축기의 로터실이나 베어링에는, 냉각이나 윤활 등을 위해 오일을 공급할 필요가 있다. 유랭식 스크류 압축기를 사용하는 경우, 일반적으로, 토출한 냉매로부터 분리한 오일을, 냉매의 토출 압력에 의해 스크류 압축기의 각처에 재공급한다.BACKGROUND ART A refrigeration apparatus for compressing a refrigerant in two stages using an air cooled screw compressor is known. The rotor chamber and the bearing of the oil-cooled screw compressor need to be supplied with oil for cooling or lubrication. When using an oil-cooled screw compressor, generally, the oil isolate | separated from the discharged refrigerant | coolant is re-supplied to each part of a screw compressor by the discharge pressure of a refrigerant | coolant.
2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서, 1단째의 흡입 압력은, 증발기에 있어서의 증발 온도에 의해 정해지고, 2단째의 토출 압력은, 응축기에 있어서의 응축 온도에 의해 정해진다. 도 3에, 1단째의 스크류와 2단째의 스크류가 동축인 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서의 압력 조건을 나타낸다. 1단째와 2단째 사이의 중간 압력부에 있어서의 중간 압력은, 1단째의 흡입 압력과 1단째의 기계적 압축비에 의해 정해지기 때문에, 증발 온도에 의존한다. 도시하는 바와 같이, 응축 온도(CT)가 낮을 때에는, 중간 압력이, 토출 압력보다도 높아지는 경우가 있다.In the two-stage screw compression type refrigerator, the suction pressure in the first stage is determined by the evaporation temperature in the evaporator, and the discharge pressure in the second stage is determined by the condensation temperature in the condenser. In FIG. 3, the pressure condition in the 2nd stage screw compression type | mold refrigeration apparatus which a screw of 1st stage | paragraph and a 2nd stage screw are coaxial is shown. Since the intermediate pressure in the intermediate pressure portion between the first stage and the second stage is determined by the suction pressure in the first stage and the mechanical compression ratio in the first stage, it depends on the evaporation temperature. As shown, when the condensation temperature CT is low, the intermediate pressure may be higher than the discharge pressure.
일반적으로, 2단 스크류 압축식 냉동 장치에서는, 2단째의 스크류의 토출측 베어링에 공급된 오일이, 1단째의 토출측에서 2단째의 스크류의 흡입측의 중간 압력 공간에 배출되도록 되어 있다. 그러나 중간 압력 공간의 압력이 토출 압력보다도 높아지면, 토출측의 베어링에 공급한 오일을 배출할 수 없어, 새로운 오일을 공급할 수 없으므로, 윤활이나 냉각이 불충분해져, 스크류 압축기의 손상을 초래하게 된다.In general, in the two-stage screw compression type refrigerating machine, the oil supplied to the discharge-side bearing of the second-stage screw is discharged from the discharge side of the first-stage to the intermediate pressure space on the suction side of the second-stage screw. However, if the pressure in the intermediate pressure space is higher than the discharge pressure, the oil supplied to the bearing on the discharge side cannot be discharged, and new oil cannot be supplied, resulting in insufficient lubrication and cooling, resulting in damage to the screw compressor.
이 문제를 해결하기 위해, 일본 특허 제3837298호에서는, 중간 압력과 2단째의 토출 압력의 차를 감시하여, 중간 압력이 토출 압력보다도 높아지지 않도록, 중간 압력부로부터 1단째의 흡입 공간으로 냉매를 환류시키고 있다. 이 구성에서는, 중간 압력을 조정하기 위한 추가적 제어가 필요하며, 중간 압력부로부터 1단째의 흡입 공간으로 냉매를 환류시키는 것에 의한 동력 손실도 발생한다.In order to solve this problem, Japanese Patent No. 3837298 monitors the difference between the intermediate pressure and the discharge pressure in the second stage, and coolant is transferred from the intermediate pressure portion to the first suction space so that the intermediate pressure does not become higher than the discharge pressure. It is refluxing. In this configuration, additional control for adjusting the intermediate pressure is required, and power loss by refluxing the refrigerant from the intermediate pressure portion to the first suction space also occurs.
상기 문제점에 비추어, 본 발명의 과제는, 1단째의 흡입 압력이 상승하고, 또한, 2단째의 토출 압력이 저하됐을 때라도, 토출측의 베어링에 오일을 공급할 수 있는 간소하고 효율이 좋은 2단 스크류 압축식 냉동 장치를 제공하는 것이다.In view of the above problems, the problem of the present invention is a simple and efficient two-stage screw compression that can supply oil to the bearing on the discharge side even when the suction pressure at the first stage is increased and the discharge pressure at the second stage is decreased. It is to provide a type refrigeration apparatus.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 직렬로 접속된 제1단 스크류 압축부 및 제2단 스크류 압축부에 의해 냉매를 압축하는 2단 스크류 압축식 냉동 장치는, 제2단 스크류 압축부의 토출측의 베어링에 오일을 공급하는 오일 공급 유로와, 상기 베어링으로부터 제1단 스크류 압축부의 압축 공간에 상기 오일을 배출하는 오일 배출 유로를 구비하는 것으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, According to this invention, the two stage screw compression refrigeration apparatus which compresses a refrigerant | coolant by the 1st stage screw compression part and the 2nd stage screw compression part connected in series is the 2nd stage screw compression part. An oil supply flow path for supplying oil to the bearing on the discharge side, and an oil discharge flow path for discharging the oil from the bearing into the compression space of the first stage screw compression portion.
이 구성에 따르면, 제1단 스크류 압축부의 흡입 압력과, 제1단 스크류 압축부와 제2단 스크류 압축부 사이의 중간 압력 사이의 압력을 갖는 압축 공간에, 제2단 스크류 압축부의 토출측의 베어링을 연통시키므로, 충분한 압력차를 확보하여 베어링으로부터 오일을 배출하여 새로운 오일의 공급을 가능하게 할 수 있다. 이 구성은, 특별한 제어를 필요로 하지 않고, 그 구조도 간소하다.According to this configuration, the bearing on the discharge side of the second stage screw compression section in a compression space having a pressure between the suction pressure of the first stage screw compression section and an intermediate pressure between the first stage screw compression section and the second stage screw compression section. By communicating with, it is possible to secure a sufficient pressure difference to drain the oil from the bearing to enable the supply of new oil. This configuration does not require special control and its structure is simple.
또한, 본 발명에 따른 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서, 상기 오일 공급 유로는, 상기 제2단 스크류 압축부의 토출측의 단부면과 상기 베어링 사이에 개방되고, 상기 오일 배출 유로는, 상기 베어링의 상기 제2단 스크류 압축부와 반대측에 개방되어도 된다.Further, in the two-stage screw compression type refrigerating device according to the present invention, the oil supply passage is opened between the end face of the discharge side of the second stage screw compression portion and the bearing, and the oil discharge passage is The second stage screw compression portion may be opened on the opposite side.
이 구성에 따르면, 오일 공급 유로에 공급하는 오일에 요구되는 압력이 베어링에 있어서의 압력 손실에 의해 상승하지 않는다.According to this structure, the pressure required for the oil supplied to the oil supply flow path does not rise by the pressure loss in a bearing.
또한, 본 발명에 따른 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서, 상기 제2단 스크류 압축부의 토출측의 냉매 순환 유로에는 오일 분리 회수기가 개재 설치되고, 상기 오일 공급 유로에는, 상기 오일 분리 회수기에 있어서 분리한 오일을 공급하도록 해도 된다.In addition, in the two-stage screw compression refrigeration apparatus according to the present invention, an oil separation recovery unit is interposed in the refrigerant circulation flow path on the discharge side of the second stage screw compression unit, and the oil supply flow path is separated in the oil separation recovery unit. One oil may be supplied.
이 구성에 따르면, 상기 오일 공급 유로에는, 상기 제2단 스크류 압축부로부터 토출된 기체로부터 분리한 오일을, 상기 토출된 기체의 압력에 의해 공급할 수 있다.According to this structure, the oil supply flow path can supply the oil isolate | separated from the gas discharged from the said 2nd stage screw compression part by the pressure of the discharged gas.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태인 2단 스크류 압축식 냉동 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서의 압력을 나타내는 도면.
도 3은 종래의 2단 스크류 압축식 냉동 장치에 있어서의 압력을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structure of the two-stage screw compression type refrigeration apparatus which is one Embodiment of this invention.
FIG. 2 is a diagram showing the pressure in the two-stage screw compression type refrigerating device of FIG. 1. FIG.
3 is a view showing a pressure in a conventional two-stage screw compression refrigeration apparatus.
도 1은 본 발명에 관한 2단 스크류 압축식 냉동 장치(1)를 도시하고, 이 2단 스크류 압축식 냉동 장치(1)는, 2단 유랭식 스크류 압축기(2), 오일 분리 회수기(3), 응축기(4), 팽창 밸브(5) 및 증발기(6)를 개재 설치하고, 냉매를 봉입한 냉매 순환 유로(7)로 이루어진다.Fig. 1 shows a two-stage screw
2단 유랭식 스크류 압축기(2)는, 직렬로 접속된 제1단 스크류 압축부(8)와 제2단 스크류 압축부(9)를 갖는다. 제1단 스크류 압축부(8)는, 압축기 케이싱(10)의 내부에 형성된 제1단 로터실(11)에 암수 한 쌍의 제1단 스크류 로터(12)를 수용하여 이루어지고, 제2단 스크류 압축부(9)는, 동일한 압축기 케이싱(10)의 내부에 형성된 제2단 로터실(13)에 암수 한 쌍의 제2단 스크류 로터(14)를 수용하여 이루어진다.The two stage oil-cooled
제1단 스크류 압축부(8)는 상류측의 냉매 순환 유로(7)에 접속되는 흡입 유로(15)에 연통하는 흡입구(16)로부터 냉매를 흡입하여 압축하여, 토출구(17)로부터, 제1단 스크류 압축부(8)와 제2단 스크류 압축부(9) 사이의 케이싱 내에 구획된 중간 압력 공간(18)에 토출한다. 제2단 스크류 압축부(9)는, 중간 압력 공간(18)에 개방되는 흡입구(19)로부터 냉매를 흡입하여 압축하여, 토출구(20)로부터 하류측의 냉매 순환 유로(7)에 토출한다.The first stage
제1단 스크류 로터(12) 및 제2단 스크류 로터(14)는, 베어링(21, 22, 23)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 제1단 스크류 로터(12)의 한쪽의 로터와 제2단 스크류 로터(14)의 한쪽의 로터는, 로터축(24)을 공유하여, 동축으로 회전하게 되어 있다.The first
또한, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)는, 스크류 로터(12, 14)가 공유하는 로터축(24)을 회전 구동하는 모터(25)를 구비한다. 모터(25)의 모터 케이싱(26)은, 압축기 케이싱(10)과 일체로 접속되어 있고, 반(半)밀폐 구조를 형성하고 있다. 모터 케이싱(26) 내에는, 스크류 로터(12, 14)와 로터축(24)을 공유하는 회전자(27)와, 회전자(27)를 포위하는 고정자(28)가 수용되어 있다.The two stage oil-cooled
제2단 스크류 압축기(9)의 토출측의 냉매 순환 유로(7)에는, 오일 분리 회수기(3)가 개재 설치되어 있다. 2단 유랭식 스크류 압축기(2)의 베어링(21, 22, 23)에는, 오일 분리 회수기(3)에 의해 2단 유랭식 스크류 압축기(2)가 토출한 냉매로부터 분리한 오일이, 오일 냉각기(29)가 개재 설치된 오일 공급 유로(30)를 통해, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)의 토출 압력에 의해 공급되게 되어 있다.In the refrigerant
흡입측의 베어링(21)에 공급된 오일은, 냉매와 함께 제1단 로터실(11)에 흡입되고, 중간 압력 공간(18)에 배치된 베어링(22)에 공급된 오일은, 중간 압력 공간(18)으로부터 냉매와 함께 제2단 로터실(13)에 흡입됨으로써, 최종적으로 토출구(20)로부터 냉매와 함께 토출된다. 한편, 토출측의 베어링(23)에 공급된 오일은, 제1단 스크류 로터(12)가 제1단 로터실(11) 내에 구획되고, 흡입구(16) 및 토출구(17)로부터 격리된 압축 공간에 연통하는 오일 배출 유로(31)를 통해, 제1단 스크류 압축부(8)의 압축 공간에 배출되도록 되어 있다.The oil supplied to the
상세하게 설명하면, 베어링(23)에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 유로(30)는, 제2단 스크류 압축부(9)[제2단 로터실(13)]의 토출측의 단부면과 베어링(23) 사이에 개방되어 있다. 또한, 오일 배출 유로(31)는, 베어링(23)의 제2단 스크류 압축부(9)와는 반대측에 개방되어 있다. 즉, 베어링(23)에 공급된 오일은, 제2단 스크류 압축부(9)측으로부터 베어링(23)을 횡단하여 유출된다. 이로 인해, 베어링(23)의 제2단 스크류 압축부(9)측의 오일은, 베어링(23)의 제2단 스크류 압축부(9)와는 반대측의 오일보다도, 베어링(23)에 있어서의 압력 손실분만큼 높은 압력을 갖고 있다.In detail, the oil
도 2에, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)에 있어서의, 제1단 스크류 압축부(8)의 흡입구(16)에 있어서의 냉매 압력인 흡입 압력(Ps), 중간 압력 공간(18)의 내압인 중간 압력(Pm) 및 제2단 스크류 압축부(9)의 토출구(20)에 있어서의 냉매 압력인 토출 압력(Pd)의 취할 수 있는 범위를 나타낸다.In FIG. 2, the suction pressure Ps, which is the refrigerant pressure at the
토출 압력(Pd)은, 응축기(4)에 있어서의 응축 압력에 일치하지만, 응축기(4)의 냉각 온도(CT)에 따라, 도면 중의 선 L1으로부터 선 L2의 사이에서 변동한다. 도면의 횡축은 증발기(6)에 있어서의 냉매의 증발 온도이지만, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)의 흡입 압력(Ps)은, 도시하는 바와 같이 증발 온도에 의존하기 때문에, 선 L3 상에서 변화될 수 있다. 또한, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)에서는, 제1단 스크류 압축부(8)의 기계적 압축비가 일정하기 때문에, 중간 압력(Pm)은, 흡입 압력(Ps)에 의존하고, 선 L4 상에서 증발 온도에 따라 변화될 수 있다. 오일 배출 유로(31)의 압력(P31)은, 제2단 스크류 압축부(9)의 압축 도중의 한 점이기 때문에, 증발 온도에 따라, 중간 압력(Pm)의 선 L4보다도 낮은 선 L5 상에서 이동한다.The discharge pressure Pd coincides with the condensation pressure in the
도시하는 바와 같이, 2단 유랭식 스크류 압축기(2)에서는, 오일 배출 유로(31)의 압력(P3l)은, 토출 압력(Pd)보다도 충분히 낮은 압력으로 추이한다. 따라서, 오일 배출 유로(31)는, 토출 압력(Pd)과 동등한 압력을 갖는 오일 공급 유로(30)와의 사이에, 항상 충분한 압력차를 갖는다. 이에 의해, 베어링(23)에 있어서의 압력 손실을 고려해도, 베어링(23)에 공급된 오일을 순차 배출하여, 새롭게 냉각된 오일을 베어링(23)에 공급 가능하게 함으로써, 베어링(23)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 베어링(23)에 공급되는 오일은, 제2단 스크류 압축부(9)와 베어링(23) 사이의 시일 구조에 있어서의 축봉을 보조하는 시일 유체로서도 기능한다.As shown in the figure, in the two stage oil-cooled
Claims (3)
상기 제2단 스크류 압축부(9)의 토출측의 베어링(23)에 오일을 공급하는 오일 공급 유로(30)와,
상기 베어링(23)으로부터 상기 제1단 스크류 압축부(8)의 압축 공간에 상기 오일을 배출하는 오일 배출 유로(31)를 구비하고,
상기 오일 배출 유로(31)는, 제2단 스크류 압축부(9)의 토출측의 베어링(23)과 제1단 스크류 압축부(8)의 압축공간을 연통하는, 2단 스크류 압축식 냉동 장치.It is a two-stage screw compression refrigeration apparatus (1) for compressing a refrigerant by the first stage screw compression unit (8) and the second stage screw compression unit (9) connected in series,
An oil supply passage 30 for supplying oil to the bearing 23 on the discharge side of the second stage screw compression section 9;
An oil discharge passage 31 for discharging the oil from the bearing 23 to the compression space of the first screw compression section 8,
The oil discharge passage (31) is a two-stage screw compression refrigeration apparatus in communication with the compression space of the bearing (23) on the discharge side of the second stage screw compression section (9) and the first stage screw compression section (8).
상기 오일 배출 유로(31)는, 상기 베어링(23)의 상기 제2단 스크류 압축부(9)와 반대측에 개방되는, 2단 스크류 압축식 냉동 장치.The oil supply passage 30 is open between the end face on the discharge side of the second stage screw compression section 9 and the bearing 23.
The oil discharge passage (31) is a two-stage screw compression refrigeration apparatus is opened on the opposite side to the second stage screw compression portion (9) of the bearing (23).
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